Kankercellen zijn meesters in aanpassing. Terwijl de meeste gezonde cellen hun brandstofbronnen kunnen verschuiven om perioden van tekorten aan voedingsstoffen te overleven, ontwikkelen veel tumoren een gespecialiseerde afhankelijkheid van bepaalde voedingsstoffen om hun snelle deling te stimuleren. Eén zo’n voedingsstof is glutamine, een aminozuur dat essentieel is voor de opbouw van de eiwitten en het DNA die de tumorgroei stimuleren.
Dit fenomeen, vaak “glutamineverslaving”** genoemd, is lange tijd een doelwit geweest voor onderzoekers. Een grote hindernis bij de behandeling van kanker is echter het vermogen van tumorcellen om te ‘draaien’ – het vinden van alternatieve metabolische routes om te overleven, zelfs als glutamine geblokkeerd is.
Nieuw onderzoek gepubliceerd in Molecular Cell heeft een specifiek mechanisme geïdentificeerd dat deze overleving mogelijk maakt, en nog belangrijker, een mogelijke manier om dit te stoppen.
De rol van Pyruvaat en de “metabolische licentie”
Een studie onder leiding van Dr. Alexis Jourdain en Dr. Miriam Lisci aan de Universiteit van Lausanne (Unil) heeft onderzocht hoe cellen hun behoefte aan glutamine omzeilen door koolstofrijke moleculen te gebruiken, met name pyruvaat.
De onderzoekers ontdekten dat een cel, om pyruvaat als alternatieve brandstofbron te gebruiken, afhankelijk is van een cruciaal mitochondriaal enzym genaamd pyruvaatcarboxylase. Dit enzym kan niet alleen functioneren; het vereist Vitamine B7 (biotine) om te werken.
De studie suggereert dat vitamine B7 fungeert als een soort van “metabolische licentie.”** Wanneer biotine aanwezig is, wordt het enzym geactiveerd, waardoor pyruvaat het energiesysteem van de cel kan binnendringen en een tekort aan glutamine kan compenseren. Als deze vitamine wordt verwijderd of niet beschikbaar is, faalt het enzym, wordt de ‘vergunning’ ingetrokken en wordt het vermogen van de cel om te groeien en te delen ernstig aangetast.
De FBXW7-verbinding: waarom sommige vormen van kanker kwetsbaarder zijn
Het onderzoek levert ook een cruciaal verband op tussen genetische mutaties en metabolische afhankelijkheid. Het team concentreerde zich op FBXW7, een gen dat vaak wordt gemuteerd bij verschillende soorten kanker.
De bevindingen onthullen een directe keten van causaliteit:
1. Er vindt een mutatie plaats: Het FBXW7-gen ondergaat een mutatie.
2. Enzymatische uitputting: Deze mutatie zorgt ervoor dat het pyruvaatcarboxylase-enzym gedeeltelijk verdwijnt.
3. Metabolische valstrik: Zonder dit enzym kan de cel pyruvaat niet langer efficiënt gebruiken.
4. Afhankelijkheid: De kankercel raakt gevangen in een staat van absolute afhankelijkheid van glutamine.
Dit is een belangrijke bevinding omdat het een specifieke subgroep van patiënten identificeert – patiënten met FBXW7-mutaties – die mogelijk veel gevoeliger zijn voor behandelingen die zich richten op het glutaminemetabolisme.
Implicaties voor toekomstige kankertherapie
Jarenlang hebben klinische onderzoeken naar het blokkeren van glutamine gemengde resultaten opgeleverd. Deze studie helpt verklaren waarom: kankercellen niet statisch zijn; ze zijn metabolisch flexibel. Als één route geblokkeerd is, schakelen ze eenvoudigweg over naar een andere, zoals de pyruvaatroute.
Door dit ‘back-upplan’ te begrijpen, kunnen wetenschappers overstappen op meer geavanceerde behandelingsmodellen. In plaats van zich te richten op één enkele voedingsstof, kunnen toekomstige therapieën zich richten op gelijktijdige verstoring van de stofwisseling – het blokkeren van zowel de primaire brandstof (glutamine) als het back-upmechanisme (de biotine-afhankelijke pyruvaatroute).
“Dit onderzoek opent nieuwe wegen voor het ontwerpen van innovatieve therapeutische strategieën die rekening houden met de grote metabolische flexibiliteit van tumorcellen”, besluit Alexis Jourdain.
Conclusie
Door te identificeren hoe vitamine B7 en het enzym pyruvaatcarboxylase ervoor zorgen dat kankercellen tekorten aan voedingsstoffen kunnen omzeilen, hebben onderzoekers een nieuwe kwetsbaarheid blootgelegd die zou kunnen leiden tot effectievere, meergerichte kankerbehandelingen.
